超精密点对点运动三阶轨迹规划精度控制

研究一种优化的超精密点对点运动三阶轨迹规划算法及其精度控制策略。在简要分析三阶轨迹轮廓可能情形的基础上,建立三个约束基准用来预判别以上情形:速度—加速度基准、位移—加速度基准和位移—速度基准,依据该基准与系统约束,提出一种考虑轨迹全过程的预处理方法,并给出时间优化的轨迹规划算法。考虑算法离散实现时的精度损失,提出一种轨迹规划内部整数积分策略,避免因浮点积分操作所造成的数据漂移而引起的精度失败。此外,提出一种基于位置修正因子的补偿方法,克服切换时间圆整所引起的终点位置偏差。实例证明提出算法的有效性和可靠性。该算法已成功应用于半导体加工装备研发中。

超精密点对点运动4阶轨迹规划算法研究

研究了一种优化超精密点对点运动的4阶轨迹规划算法及其精度补偿方法。首先阐述了超精密轨迹规划具有实用性所必须具备的特征以及实现轨迹时间优化的基本要求。然后以系统动力学为基础,考虑运动轨迹的全过程,提出了一种通过预处理以获得时间优化的4阶轨迹直接规划算法。提出了一种适当降低系统动力学限制的时间圆整方法,有效补偿了该算法在计算机离散实现时所带来的精度损失。通过实例验证了所提算法的有效性和可靠性。

超精密点对点运动3阶轨迹规划算法与实现

分析了3阶轨迹轮廓可能存在的各种情形,在总结各种轨迹情形图形特征的基础上,建立了用来预判别以上情况的3个基准:速度-加速度准则、距离-加速度准则和距离-速度准则.依据该基准与给定系统约束,提出了一种轨迹全过程的快速预处理方法,实现了点对点运动时间优化;结合轨迹轮廓图形的对称性与面积求积分法,给出了一种简单的公式推导方法.在此基础上,给出了3阶轨迹规划的精确算法及其实现流程.实例证明了该算法的快速性、有效性、可靠性及灵活性.该算法已成功应用于超精密半导体加工装备的研发中.

超精密点对点运动3阶轨迹规划算法研究

研究了一种优化的超精密点对点运动3阶轨迹规划算法及其精度补偿方法。首先阐述了超精密轨迹规划具有可实用性所必须具备的特征以及实现轨迹时间优化的基本要求。后以系统动力学限制为基础,考虑运动轨迹的全过程,提出了一种通过预处理以获得时间优化的3阶轨迹直接规划算法。提出了一种适当降低系统动力学限制的时间圆整方法,有效补偿了算法计算机离散实现时所带来的精度损失。实例证明了本文提出算法的有效性和可靠性。该算法也成功应用于纳米级精度的半导体加工装备的研发中。

一种新型高阶连续的点对点运动轨迹规划算法

为解决机器人、数控机床、起重机等机械设备的运动状态变化对系统冲击过大的问题,利用两段双曲正切函数构造衔接点在匀速段的S型速度曲线,并将S型曲线与跟踪微分器结合,生成一种结构简单、高阶连续的点对点运动轨迹(HCP⁃PMT),通过调整HCPPMT的相关参数,可调节加、减速阶段的快慢程度、匀速阶段的最大速度、作业时间,使点对点运动过程中加速、匀速、减速过程的平滑程度、冲击强度可控、各阶段状态可调,减少了运动状态切换对机械设备的冲击,增强了运动平稳性。应用Lyapunov方法证明了HCPPMT的收敛性,并对HCPPMT具有的一些物理性质进行了严格的数学证明,通过与其他两种轨迹对比,以及在三自由度机械臂末端执行器轨迹规划上的应用,说明了HCPPMT的优越性。

基于STM32的点对点运动控制器设计

提出一种基于STM32的运动控制器,采用S形加减速控制脉冲频率变化,减小系统振动及提高定位精度,采用数据采样插补方法进行轨迹规划,实时迭代算法计算运行速度控制输出脉冲的频率,有效提高了脉冲输出效率;分析了该方法产生的误差,提出误差实时计算补偿策略;实验表明,控制器在点对点的运动中重复定位精度高,稳定性好;该控制器已经成功应用到两轴点对点的运动控制系统中。

SCARA机器人点对点运动轨迹规划方法

为使选择顺应性装配机器手臂(SCARA)机器人运行点对点运动轨迹时,连续平滑且运行时间最优,提出一种基于时滞指数函数的速度轨迹规划方法。利用执行器工作时的限制条件获取时间增益,经运动学逆解获得机器人从初始位置到目标位置各关节空间需要运动的位移,根据该位移求取延迟时间,确定指数函数速度轨迹规划的表达式。通过与S形速度轨迹规划方法的对比分析结果表明,该方法计算量小,产生的轨迹连续平滑,近似时间较优。

一种快速4阶轨迹规划及前馈控制算法

为了满足高速高精度运动控制的要求,研究了一种快速4阶轨迹规划及前馈控制算法。针对现有4阶规划算法计算繁琐、效率低下的不足,改进了整个算法的实现过程,通过预先计算实现轨迹分类,避免了大量无效的计算和比较判断,提高了算法的速度和效率,使之适合在线实时计算。同时对算法的实现问题进行了讨论,对离散化误差进行了分析并提出了补偿措施,建立了基于4阶轨迹规划的前馈控制结构。通过仿真验证了提出的快速4阶轨迹规划及前馈控制算法的有效性和可靠性。